仪器分析作业.doc

1、第 1 页共 20 页纤维素催化转化制备多元醇和 5-羟甲基糠醛姓名：王静 学号：2011207259 班级： 工艺二班开题：在化石能源日益匾乏，环境保护彰显重要的形势下，如何发展新能源己经成为各国政府、专家、学者共同关注的焦点问题。正是在这一形势下，人们开始关注生物质能源。多元醇包括山梨醇、木糖醇、甘露醇、麦芽糖醇、甘油和乙二醇等 C2一C6的多轻基化合物。传统的多元醇制备原料多源于石油和天然气等资源，但随着石油、天然气等资源的日渐短缺和人们环保意识的增强，且相当一部分可再生的生物质资源可以用来制备多元醇，使得生物质多元醇的研究越来越多地受到人们的关注。在最初阶段，多元醇多用于食品和医药等行

2、业，随着人们对多元醇的逐步重视和工业技术的进步，多元醇现在己广泛应用于制备聚氨醋材料、烷烃、氢气、燃油以及化工中间体等领域上，成为新一代的能源平台。2004 年，美国能源部在一份报告中将甘油和山梨醇等多元醇列为在未来生物质开发过程中最为重要的 12 种“ buildingblock”分子，可见从纤维素出发制备多元醇的意义非常重大。2006 年，Fukuoka 等人利用固体酸(-A1 2O3或 Al203-Si02等)担载金属 Pt或者 Ru 为催化剂，在水相中 463K 实现了纤维素的催化转化。在 Pt/A12O3双功能催化剂上转化纤维素生产 30%产率的六碳醇。采用环境友好的固体酸来替代传统

3、的液体酸，同样可以实现糖苷键水解以及金属催化剂的加氢，但在产物分离以及催化剂的循环利用上已经取得了很大改善。北京大学刘海超教授等人发展了利用高温水原位产生的酸催化纤维素水解同时结合 Ru/C 催化剂催化氢化葡萄糖一步法生产碳六多元醇的过程。该反应过程在 5l8K 下六碳多元醇的产率能达到 23.2%，而且高温水原位产生的酸在低温时消失对环境友好，成本低，无污染。Ru/C 催化剂在这个反应过程中的催化活性要超过 Pt/A1203，因为相比Pt，Ru 是更好的 C=O 双键氢化催化剂。反应过程分为两部分，首先，纤维素在高温水原位产生的酸催化下水解成葡萄糖，葡萄糖在 Ru/C 的继续作用下，直接加氢

4、还原生成碳六多元醇。中国科学院大连化学物理研究所的张涛教授研究组进一步改善了纤维素的水解体系，在 518K，采用添加 Ni 的活性炭作为载体担载 W2C，高效的实现了纤维素的催化转化，产物乙二醇的选择性高达 70%以上，反应后催化剂可多次循环使用而且仍然保持着很高的活性。W 2C 是类 Pt 的催化物质，而在在 C 一 C 键断裂过程中有很好的促进作用。从纤维素出发，经 Ni一 W2C/AC 体系催化，最后转化为乙二醇的反应过程与纤维素水解生成六碳醇的过程相似，首先都是纤维素水解生成单糖(葡萄糖)，接下来单糖在催化剂的催化作用下转化为乙二醇。此反应过程脱离了贵金属的使用，效率非常之高，是第 2

5、 页共 20 页真正有望实现纤维素转化工业化进程的途径。本文分别在纤维素到多元醇以及纤维素到 HMF 转化两个方向上采用多种催化剂对反应条件等进行考察。在高温的水相体系采用碳载体催化剂和燃烧法制备的贵金属催化剂实现了纤维素到乙二醇和丙二醇的转化;在离子液溶解体系采用常温加热以及在微波条件下 LiCl/DMAc 溶解体系实现纤维素的溶解到反应生成 HMF 的过程。在制备乙二醇和丙二醇的过程，我们对多种碳载体催化剂以及多种贵金属催化剂的活性进行了考察，而在制备 HMF 的过程中，我们对两种体系的最佳条件进行了优化，并对两种体系的优缺点进行了比较。实验部分：由于对实验课题的了解不充分，既然本次作业的

6、要求是分析测试仪器在催化剂及产物表征中的应用，所以下面所提到的纤维素水解，本可提是在借鉴师兄给一篇的博士论文的基础上完成的。与试验室的课题基本上一致。在整个的分析测试过程中用到的仪器包括 SEM、XRD、气相色谱仪和液相色谱仪（ HPLC） ，和核磁共振（NMR）下面就其基本原理及应用做如下的介绍：（一） 、扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜的简称为扫描电镜，英文缩写为 SEM（Scanning Electron Microscope） 。SEM 与电子探针（EPMA）功能和结构基本相同，但 SEM 一般不带波谱仪（WDS） 。它是用细聚焦的电子束轰击样品表面，通过电子与样品相互作用产生的

7、二次电子、背散射电子等对样品表面或端口形貌进行观察和分析。将产生的二次电子用特制的探测器收集，形成电信号运送到显像管，在荧光屏上显示物体。表面的立体构想，可摄制成照片。现在 SEM 都与能谱（EDS）组合，可以进行成分分析。所以，也是显微结构分析的主要仪器，已广泛用于材料、冶金、矿业、生物学等领域。1、扫描电镜的工作原理及特点。扫描电镜的工作原理与闭路电视系统相似图一：扫描电镜成像示意图。第 3 页共 20 页（ 1） 工 作 原 理由 最 上 边 电 子 枪 发射 出 来 的 电 子 束 ，经 栅 极 聚 焦 后 ， 在加 速 电 压 作 用 下 ，经 过 二 至 三 个 电 磁透 镜 所

8、组 成 的 电子 光 学 系 统 ， 电子 束 会 聚 成 一 个 细的 电 子 束 聚 焦 在样 品 表 面 。 在 末 级 透 镜 上 边 装 有 扫 描 线 圈 ， 在 它 的 作 用 下 使 电 子 束 在 样 品表 面 扫 描 。 由 于 高 能 电 子 束 与 样 品 物 质 的 交 互 作 用 ， 结 果 产 生 了 各 种 信 息 ：二 次 电 子 、 背 反 射 电 子 、 吸 收 电 子 、 X 射 线 、 俄 歇 电 子 、 阴 极 发 光 和 透 射电 子 等 。 这 些 信 号 被 相 应 的 接 收 器 接 收 ， 经 放 大 后 送 到 显 像 管 的 栅 极 上

9、 ，调 制 显 像 管 的 亮 度 。 由 于 经 过 扫 描 线 圈 上 的 电 流 是 与 显 像 管 相 应 的 亮 度 一一 对 应 ， 也 就 是 说 ， 电 子 束 打 到 样 品 上 一 点 时 ， 在 显 像 管 荧 光 屏 上 就 出 现一 个 亮 点 。 扫 描 电 镜 就 是 这 样 采 用 逐 点 成 像 的 方 法 ， 把 样 品 表 面 不 同 的 特征 ， 按 顺 序 ， 成 比 例 地 转 换 为 视 频 信 号 ， 完 成 一 帧 图 像 ， 从 而 使 我 们 在 荧 光屏 上 观 察 到 样 品 表 面 的 各 种 特 征 图 像 。(2)扫 描 电 镜

10、图 像 及 衬 度（ a） 、 二 次 电 子 入 射 电 子 与 样 品 相 互 作 用 后 ， 使 样 品 原 子 较 外 层 电 子（ 价 带 或 导 带 电 子 ） 电 离 产 生 的 电 子 ， 称 二 次 电 子 。 二 次 电 子 能 量 比 较 低 ，习 惯 上 把 能 量 小 于 50eV 电 子 统 称 为 二 次 电 子 ， 仅 在 样 品 表 面 5nm 10nm第 4 页共 20 页的 深 度 内 才 能 逸 出 表 面 ， 这 是 二 次 电 子 分 辨 率 高 的 重 要 原 因 之 一 。 二 次电 子 象 是 表 面 形 貌 衬 度 ， 它 是 利 用 对 样

11、 品 表 面 形 貌 变 化 敏 感 的 物 理 信 号 作 为调 节 信 号 得 到 的 一 种 象 衬 度 。 因 为 二 次 电 子 信 号 主 要 来 自 样 品 表 层5 10nm 的 深 度 范 围 ， 它 的 强 度 与 原 子 序 数 没 有 明 确 的 关 系 ， 但 对 微 区 表 面相 对 于 入 射 电 子 束 的 方 向 却 十 分 敏 感 ， 二 次 电 子 像 分 辨 率 比 较 高 ， 所 以 适 用于 显 示 形 貌 衬 度 。 凸 凹 不 平 的 样 品 表 面 所 产 生 的 二 次 电 子 ， 用 二 次 电 子 探测 器 很 容 易 全 部 被 收 集

12、 ， 所 以 二 次 电 子 图 像 无 阴 影 效 应 ， 二 次 电 子 易 受 样 品电 场 和 磁 场 影 响 。 二 次 电 子 的 产 额 K/cos （ K 为 常 数 ， 为 入射 电 子 与 样 品 表 面 法 线 之 间 的 夹 角 。 ） 角 越 大 ， 二 次 电 子 产 额 越 高 ，这 表 明 二 次 电 子 对 样 品 表 面 状 态 非 常 敏 感 。(b） 背 散 射 电 子 像 背 散 射 电 子 是 指 入 射 电 子 与 样 品 相 互 作 用 (弹 性 和 非 弹 性 散 射 )之 后 ， 再 次逸 出 样 品 表 面 的 高 能 电 子 ， 其 能

13、量 接 近 于 入 射 电 子 能 量 ( E。 )。 背 射 电 子的 产 额 随 样 品 的 原 子 序 数 增 大 而 增 加 ， 所 以 背 散 射 电 子 信 号 的 强 度 与 样 品 的化 学 组 成 有 关 ， 即 与 组 成 样 品 的 各 元 素 平 均 原 子 序 数 有 关 。背 散 射 电 子 的 信 号 强 度 I 与 原 子 序 数 Z 的 关 系 为 ：（式中 Z 为原子序数，C 为百分含量(Wt%)。 ）背散射电子像的形成，就是因为样品表面上平均原子序数 Z 大的部位而形成较亮的区域，产生较强的背散射电子信号；而平均原子序数较低的部位则产生较少的背散射电子，在

14、荧光屏上或照片上就是较暗的区域，这样就形成原子序数衬度。2、主要性能参数和特点 实验中的做了燃烧法制备的含 Ir 元素催化剂的 SEM 图。借以说明其图像的特点（1）放大倍率高 从几十放大到几十万倍，连续可调。放大倍率不是越大越好，要据有效倍率和分析样品的需要进行选择。如果放大倍率为 M，人眼分辨率为0.2mm，仪器分辨率为 5nm，则有效放大率M=0.2106nm5nm=40000 倍。如果高于40000 倍的放大倍率。不会增加图像细节，只是虚放，一般无实际意义。放大倍率是由分辨率制约，不能盲目看仪器放大倍率指标。iizc 432ZI第 5 页共 20 页（2）分辨率高 分辨率指能分辨的两点

15、之间的最小距离。分辨率 d 可以用贝克公式表示：d=0.61/nsin ， 为透镜孔径半角， 为照明样品的光波长，n 为透镜与样品间介质折射率。对光学显微镜 70 -75，n=1.4。因为 sin1.4，而可见光波长范围为： 400nm-700nm ，所以光学显微镜分辨率 d0.5 ，显然 d 200nm。要提高分辨率可以通过减小照明波长来实现。SEM是用电子束照射样品，电子束是一种 De Broglie 波，具有波粒二相性，12.26/V 0.5(伏) ，如果 V20kV 时，则 0.0085nm。目前用 W 灯丝的SEM，分辨率已达到 3nm-6nm, 场发射源 SEM 分辨率可达到 1n

16、m 。高分辨率的电子束直径要小，分辨率与子束直径近似相等。（3）、景深 D 大 景深大的图像立体感强，对粗糙不平的断口样品观察需要景深的 SEM。SEM 的景深f 可以用如下公式表示：f=（0.2/M-d）D/a（式中 D 为工作距离，a 为物镜光阑孔径，M 为 放大倍率，d 为电子束直径。）可以看出，长工作距离、小物镜光阑、低放大倍率能得到大景深图像。一般情况下，SEM 景深比 TEM 大 10 倍，比光学显微镜（OM）大 100 倍。如 10000 倍时,TEM :D1m，SEM:10m, 100 倍时，OM:10m，SEM=1000m。（4）、保真度好 样品通常不需要任何处理即可以直接进

17、行观察，所以不会由于制样原因而产生假象。这对端口的失效分析特别重要。（5）、样品制备简单 样品可以是自然面、断口、块状、粉体、反光及透光光片，对不导电的样品只需蒸镀一层 20nm 的导电膜。另外，现在许多 SEM 具有图像处理和图像分析功能。有的 SEM 加入附件后，能进行加热、冷却、拉伸及弯曲等动态过程的观察。3、 主 要 应 用扫描电镜是一种多功能的仪 器 、具有很多优越的性能、是用途最为广泛的一种仪器它可以进行如下基本分析：（1） 、观 察 纳 米 材 料 所谓纳米材料就是指组成材料的颗粒或微晶尺寸在 0.1-100nm 范围内，在保持表面洁净的条件下加压成型而得到的固体材料。纳米材料具

18、有许多与晶 体 、非晶态不同的、独特的物 理 化 学 性质。纳 米 材 料 有着广阔的发展前景，将成为未来材料研究的重点方向。扫描电镜的一个重要特点就是具有很高的分 辨 率 。现已广泛用于观察纳米材料。（2） 、 进 口 材 料 断 口 的 分 析 扫描电镜的另一个重要特点是景 深 大，图象富立体感。扫描电镜的焦 深比透射电子显微镜大 10 倍，比光 学 显 微 镜 大几百倍。由于图象景深大，故所第 6 页共 20 页得扫描电子象富有立体感，具有三 维 形态，能够提供比其他显 微 镜 多得多的信息，这个特点对使用者很有价值。扫描电镜所显示的断口形貌从深层次，高景深的角度呈现材料断裂的本质，在教

19、学、科研和生产中，有不可替代的作用，在材料断裂原因的分析、事故原因的分析以及工艺合理性的判定等方面是一个强有力的手段。（3） 、直 接 观 察 大 试 样 的 原 始 表 面 它能够直接观察直径 100mm，高 50mm，或更大尺寸的试 样 ，对试样的形状没有任何限制，粗糙表面也能观察，这便免除了制备样品的麻烦，而且能真实观察试样本身物质成分不同的衬度（背反射电子象） 。（4） 、观 察 厚 试 样 其在观察厚试样时，能得到高的分辨率和最真实的形貌。扫描电子显微的分辨率介于光学显微镜和透射电子显微镜之间，但在对厚块试样的观察进行比较时，因为在透射电子显微镜中还要采用复膜方法，而复膜的分辨率通常

20、只能达到 10nm，且观察的不是试样本身。因此，用扫描电镜观察厚块试样更有利，更能得到真实的试样表面资料。 （5） 、观 察 试 样 的 各 个 区 域 的 细 节 试样在样品室中可动的范围非常大，其他方式显微镜的工 作 距 离 通常只有2-3cm，故实际上只许可试样在两度空间内运动，但在扫描电镜中则不同。由于工作距离大（可大于 20mm） 。焦深大（比透射电子显微镜大 10 倍） 。样品室的空间也大。因此，可以让试样在三度空间内有 6 个自由度运动（即三度空间平移、三度空间旋转） 。且可动范围大，这对观察不规则形状试样的各个区域带来极大的方便。（6） 、在 大 视 场 、 低 放 大 倍 数

21、 下 观 察 样 品 用扫描电镜观察试样的视场大。在扫描电镜中，能同时观察试样的视场范围 F 由下式来确定：F=L/M 式中 F视场范围；M 观察时的放大倍数；L显象管的荧光屏尺寸。若扫描电镜采用 30cm（12 英寸）的显象管，放大倍数 15 倍时，其视场范围可达 20mm，大视场、低倍数观察样品的形貌对有些领域是很必要的，如刑事侦察和考古。等等。 扩 展 ： 电 子 探 针1、 电 子 探 针 分 析 的 基 本 原 理 （ 1） 、 定 性 分 析 的 基 本 原 理 :电 子 探 针 除 了 用 电 子 与 试 样 相 互 作 用 产 生 的 二次 电 子 、 背 散 射 电 子 进

22、行 形 貌 观 察 外 ， 主 要 是 利 用 波 谱 或 能 谱 ， 测 量 入 射 电子 与 试 样 相 互 作 用 产 生 的 特 征 X 射 线 波 长 与 强 度 ， 从 而 对 试 样 中 元 素 进 行定 性 、 定 量 分 析 定 性 分 析 的 基 础 是 Moseley 关 系 式 :第 7 页共 20 页式 中 为 元 素 的 特 征 X 射 线 频 率 ， Z 为 原 子 序 数 ， K 与 均 为 常 数 ，C 为 光 速 。 当 1 时 ， 与 Z 的 关 系 式 可 写 成 :由 式 可 知 ， 组 成 试 样 的 元 素 (对 应 的 原 子 序 数 Z)与 它

23、 产 生 的 特 征 X 射 线 波长 ( )有 单 值 关 系 ， 即 每 一 种 元 素 都 有 一 个 特 定 波 长 的 特 征 X 射 线 与 之 相对 应 ， 它 不 随 入 射 电 子 的 能 量 而 变 化 。 如 果 用 X 射 线 波 谱 仪 测 量 电 子 激发 试 样 所 产 生 的 特 征 X 射 线 波 长 的 种 类 ， 即 可 确 定 试 样 中 所 存 在 元 素 的 种类 ， 这 就 是 定 性 分 析 的 基 本 原 理 。（ 2） 定 量 分 析 的 基 本 原 理 试 样 中 A 元 素 的 相 对 含 量 CA与 该 元 素 产 生 的 特征 X 射

24、 线 的 强 度 IA (X 射 线 计 数 )成 正 比 :CA IA， 如 果 在 相 同 的 电 子 探 针 分析 条 件 下 ， 同 时 测 量 试 样 和 已 知 成 份 的 标 样 中 A 元 素 的 同 名 X 射 线 (如K 线 )强 度 ， 经 过 修 正 计 算 ， 就 可 以 得 出 试 样 中 A 元 素 的 相 对 百 分 含 量 CA:式 中 CA为 某 A 元 素 的 百 分 含 量 ， K 为 常 数 ， 根 据 不 同 的 修 正 方 法 K 可 用 不 同 的 表 达 式 表 示 ， IA 和 I(A) 分 别 为 试 样 中 和 标 样 中 A 元 素 的

25、 特征 X 射 线 强 度 ， 同 样 方 法 可 求 出 试 样 中 其 它 元 素 的 百 分 含 量 。2、电子探针的主要组成部份: 电子光学系统、X 射线谱仪系统、试样室、电子计算机、扫描显示系统、真空系统等。（1） 、电子光学系统电子光学系统包括电子枪、电磁透镜、消像散器和扫描线圈等。其功能是产生一定能量的电子束、足够大的电子束流、尽可能小的电子束直径，产生一个稳定的 X 射线激发源。（a）电子枪电子枪是由阴极（灯丝） 、栅极和阳极组成。它的主要作用是产生具有一定能量的细聚焦电子束(探针)。从加热的钨灯丝发射电子，由栅极聚焦和阳极加速后，形成一个 10m100m 交叉点（Crosso

26、ver)，再经过二级会聚透镜和物镜的聚焦作用，在试样表面形成一个小于 1m 的电子探针。电子束直径和束流随电子枪的加速电压而改变， 加速电压可变范围一般为 1kV30kV。（b）电磁透镜电磁透镜分会聚透镜和物镜，靠近电子枪的透镜称会聚透镜，会聚透镜一般分两级，是把电子枪形成的 10m100m 的交叉点缩小 1100 倍后，进入试样上方的物镜，物镜可将电子束再缩小并聚焦到试样上。为了挡掉大散射角第 8 页共 20 页的杂散电子，使入射到试样的电子束直径尽可能小，会聚透镜和物镜下方都有光阑。（2） 、X 射线谱仪（a）波长色散谱仪X 射线谱仪的性能，直接影响到元素分析的灵敏度和分辨本领，它的作用是

27、测量电子与试样相互作用产生的 X 射线波长和强度。谱仪分为二类:一类是波长色散谱仪(WDS)，一类是能量色散谱仪(EDS)。众所周知， X 射线是一种电磁辐射，具有波粒二象性， 因此可以用二种方式对它进行描述。如果把它视为连续的电磁波，那么特征 X 射线就能看成具有固定波长的电磁波，不同元素就对应不同的特征 X 射线波长，如果不同 X 射线入射到晶体上，就会产生衍射，根据 Bragg 公式：可以选用已知面间距 d 的合适晶体分光，只要测出不同特征射线所产生的衍射角 2，就可以求出其波长 ，再根据公式就可以知道所分析的元素种类，特征 X 射线的强度是从波谱仪的探测器(正比计数管)测得。根据以上原

28、理制成的谱仪称为波长色散谱仪(WDS)。不同波长的 X 射线要用不同面间距的晶体进行分光。（b）能量色散谱仪如果把 X 射线看成由一些不连续的光子组成， 光子的能量为 E，为普朗克常数， 为光子振动频率。不同元素发出的特征 X 射线具有不同频率， 即具有不同能量，当不同能量的 X 射线光子进入锂漂移硅Si(Li)探测器后，在 Si(Li)晶体内将产生电子空穴对，在低温（如液氮冷却探测器）条件下，产生一个电子空穴对平均消耗能量 为 3.8eV。能量为 E 的 X 射线光子进入 Si(Li)晶体激发的电子空穴对 NE/,入射光子的能量不同，所激发出的电子空穴对数目也不同，例如，Mn K 能量为 5

29、.895keV,形成的电子空穴对为 1550 个。探测器输出的电压脉冲高度，由电子空穴对的数目 N 决定，由于电压脉冲信号非常小，为了降低噪音，探测器用液氮冷却，然后用前置放大器对信号放大，放大后的信号进入多道脉冲高度分析器， 把不同能量的 X 射线光子分开来，并在输出设备（如显像管）上显示出脉冲数脉冲高度曲线，纵坐标是脉冲数，即入射 X 射线光子数，与所分析元素含量有关，横坐标为脉冲高度，与元素种类有关，这样就可以测出 X 射线光子的能量和强度，从而得出所分析元素的种类和含量，这种谱仪称能量色散谱仪(EDS)，简称能谱仪。（c） 、能谱分析和波谱分析特点能谱仪 70 年代问世以来，发展速度很

30、快，现在分辨率已达到 130eV 左右 ，以前 Be 窗口能谱仪分析元素范围从 11Na92U，现在用新型有机膜超薄窗口，分第 9 页共 20 页析元素可从 4Be92U。元素定性、定量分析软件也有很大改善，中等原子序数的元素定量分析准确度已接近波谱。近年来能谱仪的图象处理和图象分析功能发展很快。探测器的性能也有提高，能谱使用时加液氮，不使用时不加液氮。有的能谱探测器用电制冷方法冷却，使探头维护更方便。能谱有许多优点，例如，元素分析时能谱是同时测量所有元素，而波谱要一个一个元素测量，所以分析速度远比波谱快。能谱探头紧靠试样，使 X 射线收集效率提高，这有利于试样表面光洁度不好及粉体试样的元素定

31、性、定量分析。另外，能谱分析时所需探针电流小，对电子束照射后易损伤的试样，例如生物试样、快离子导体试样等损伤小。但能谱也有缺点，如分辨率差，谱峰重叠严重，定量分析结果一般不如波谱等。表为能谱和波谱主要性能的比较。现在大部分扫描电镜、电子探针及透射电镜都配能谱仪，使成分分析更方便。能谱和波谱主要性能的比较比较内容 WDS EDS元素分析范围 4Be92U 4Be92U定量分析速度 慢 快分辨率 高（5eV） 低（130 eV）检测极限 10-2 (%) 10-1 (%)定量分析准确度 高 低X 射线收集效率 低 高峰背比（WDS/EDS） 10 1(3)、真空系统真空系统是保证电子枪和试样室有较

32、高的真空度，高真空度能减少电子的能量损失和提高灯丝寿命，并减少了电子光路的污染。真空度一般为0.01Pa0.001Pa，通常用机械泵油扩散泵抽真空。油扩散泵的残余油蒸汽在电子束的轰击下，会分解成碳的沉积物，影响超轻元素的定量分析结果，特别是对碳的分析影响严重。用液氮冷阱冷却试样附近的冷指，或采用无油的涡轮分子泵抽真空，可以减少试样碳污染。3、电子探针的试样要求（1）试样尺寸所分析的试样应为块状或颗粒状，其最大尺寸要根据不同仪器的试样架大小而定。定量分析的试样要均质，厚度通常应大于 5m。例如对 JCXA-733 电子探针仪，最大试样尺寸为 32mm25mm。EPMA-8705 电子探仪所允许的

33、最大试样尺寸为 102mm20mm。由于电子探针是微区分析，定点分析区域是几个立方微米，电子束扫描分析和图像观察区域与放大倍数有关，但最大也不会超过5mm。所以均匀试样没有必要做得很大，有代表性即可。第 10 页共 20 页如果试样均匀，在可能的条件下，试样应尽量小，特别对分析不导电试样时，小试样能改善导电性和导热性能。（2）具有较好的电导和热导性能金属材料一般都有较好的导电和导热性能，而硅酸盐材料和其它非金属材料一般电导和热导都较差。后者在入射电子的轰击下将产生电荷积累，造成电子束不稳定，图像模糊，并经常放电使分析和图像观察无法进行。试样导热性差还会造成电子束轰击点的温度显著升高，往往使试样

34、中某些低熔点组份挥发而影响定量分析准确度度。电子束轰击试样时，只有 0.5%左右的能量转变成 X 射线， 其余能量大部份转换成热能，热能使试样轰击点温度升高， Castaing 用如下公式表示温升T(K):式中 V。(kV)为加速电压，i(A)为探针电流，d(m)为电子束直径，k 为材料热导率(Wcm-1k-1)。例如，对于典型金属(k=1 时)，当V。20kV，d1m，i1A 时，T96K。 对于热导差的典型晶体，k=0.1，典型的有机化合物 k=0.002。对于热导差的材料，如 K=0.01, V0=30kV， i=0.1A， d=1m 时, 由公式得 T=1440K。如果试样表面镀上10

35、nm 的铝膜，则 T 减少到 760K。因此, 对于硅酸盐等非金属材料必须在表面均匀喷镀一层 20nm 左右的碳膜、铝膜或金膜等来增加试样表面的导电和导热性能。（3）试样表面光滑平整试样表面必须抛光，在 100 倍反光显微镜下观察时，能比较容易地找到50m50m 无凹坑或擦痕的分析区域。因为 X 射线是以一定的角度从试样表面射出，如果试样表面凸凹不平，就可能使出射 X 射线受到不规则的吸收，降低 X 射线测量强度。4、扫描电镜和电子探针的区别扫描电镜和电子探针的根本区别在于电子束流:电子探针的束流(指打在样品表面的电流)要比扫描电镜大几个数量级.由此造成:电子探针的空间分辨率差,二次电子和背散射电子分辨率差.如果要求不高, 电子探针可以当作扫描来（二）、X 射线衍射仪（XRD）X 射 线 衍 射 仪 是 利 用 衍 射 原 理 ,精 确 测 定 物 质 的 晶 体 结 构 ,织 构 及 应 力 ,精 确 的 进 行 物 相 分 析 ,定 性 分 析 ,定 量 分 析 .广 泛 应 用 于 冶 金 ,石 油 ,化 工 ,科研 ,航 空 航 天 ,教 学 ,材 料 生 产 等 领 域 。